全3651文字
米Drexel University（ドレクセル大学）は2022年2月、リチウム硫黄（Li-S）2次電池で充放電回数4000回以上を確認したと発表。英Nature系の学術誌に 論文 Stabilization of gamma sulfur at room temperature to enable the use of carbonate electrolyte in Li-S batteries も発表した。
この電池の正極材料の電気容量は実測値で既存のLiイオン2次電池（LIB）の3～4倍。しかも電解液はLIBとほぼ同じでよく、LIBの製造設備の多くを流用できる。これが可能になった理由にまだ“謎”の部分があるものの、追試などで確認できれば、電池技術にとって大きなブレークスルーといえる。電気自動車（EV）やドローン、電動航空機などのゲームチェンジャーになりそうだ。
2年近くかけてサイクル寿命を測定
開発したのは、同大学 College of Engineering、Department of Chemical and Biological Engineering Chair professorのVibha Kalra（カルラ）氏の研究チーム。カルラ氏らは、直径約150nmの多孔質カーボンナノファイバー（CNF）上に硫黄（S）を担持させた材料を集電体兼正極材料として利用。負極には金属リチウム（Li）を用いたLi-S2次電池を試作した（図1）。正極の容量密度が初期の800mAh／gから、約82％の658mAh／gまで0.5C（約2時間充電または放電）で4000回充放電できたとする。測定には足掛け2年近くかかったもようだ。
[画像のクリックで拡大表示]
図1 開発したLi-S2次電池の概要
左側が負極の金属Li、右側が正極（γS-CNF）。放電時は負極からLiイオンが正極に移動。それをγ硫黄（γS）が受け取ると、多硫化リチウムを経ずにLi2Sになる。電解液中にある、5員環に酸素（O）の2重結合が付いているのが炭酸エチレン（EC）、長細いのがジメチルカーボネート（DMC）。（出所：Drexel University）
